CN205381136U - 新能源动力总成系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及新能源动力总成系统，属于车辆动力装置的布置技术领域。其解决了现有技术存在的能量回收率低、运行模式少、整车布置困难和切换操作复杂的问题。本实用新型包括发动机、离合器、行星轮系、电机、动力电池，发动机通过离合器与行星轮系的齿圈连接；行星轮系穿过电机轴与电机连接，电机与动力电池相连，包括六种模式：制动能量回收模式、混合动力工作模式、纯发动机工作模式、纯电动工作模式、行车充电模式和电机倒拖发动机模式。本实用新型在保证能够回收制动能量的同时，实现无级变速，提高整车的行驶平顺性，可广泛运用于车辆动力装置的布置场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源动力总成系统，属于车辆动力装置的布置技术领域。
背景技术
传统车动力系统是将发动机产生的动力，经过一系列的动力传递，最后传到车轮的过程。发动机运转，实际上是曲轴在旋转，曲轴的一端固定连接一个飞轮，此飞轮与离合器配合，来控制飞轮与变速器的动力通断，动力经过变速器的变速后，通过万向节和传动轴，将动力传到差速器，由差速器将动力平均地分到两侧车轮的减速器，通过减速器的双曲线齿轮传到车轮。
油电混合动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。混合动力汽车采用能够满足汽车巡航需要的较小发动机，依靠电动机或其它辅助装置提供加速与爬坡所需的附加动力。其结果是提高了总体效率，同时并未牺牲性能。混合动力车可回收制动能量。在传统汽车中，当司机踩制动时，这种本可用来给汽车加速的能量作为热量被白白扔掉了。而混合动力车却能大部分回收这些能量，并将其暂时贮存起来供加速时再用。当司机想要有最大的加速度时，汽油发动机和电动机并联工作，提供可与强大的汽油发动机相当的起步性能。在对加速性要求不太高的场合，混合动力车可以单靠电机行驶，或者单靠汽油发动机行驶，或者二者结合以取得最大的效率。比如在公路上巡航时使用汽油发动机。而在低速行驶时，可以单靠电机拖动，不用汽油发动机辅助。即使在发动机关闭时电动转向助力系统仍可保持操纵功能，提供比传统液压系统更大的效率。
行星排混联动力系统，包括行星排、与行星排的太阳轮传动连接的第一电机、与行星排的行星架传动连接的发动机和对应行星排的齿圈设置的第二电机，第二电机具有用于与车辆主传动轴和行星排的齿圈传动连接的转轴。此系统还包括用于制动和释放所述行星架的太阳轮的制动装置。此系统能够实现发动机直接驱动，可靠性高；同时在车速较高且整车驱力需求不大时，可以仅利用发动机在高效率工作状态下驱动车辆，达到更好的节能效果和增程效果。
所述的技术方案中，具有以下缺陷：(1)所有工况下均是发动机驱动车辆，尤其是在起步、加速工况下，发动机的燃烧状况恶化，造成了尾气污染，而在制动、减速工况下，车辆的势能由制动器消耗，离合器的频繁结合和制动器的频繁制动造成了摩擦与制动噪音，同时也降低了离合器、制动器的使用寿命，增加了维修成本；(2)所述的技术方案中，起步、加速工况下发电机/电动机参与驱动，使得发动机工作工况优化，提高了燃油经济性，而且车辆的制动能量得以回收；(3)由于变速箱的存在，整车换挡时的行驶平顺性不会太好；(4)所述的技术方案中有两台电机，结构较为复杂，不利于整车布置，同时控制也相对较为复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有汽车总成存在的上述缺陷，提出了一种新能源动力总成系统，在保证能够回收制动能量的同时，实现无级变速，提高整车的行驶平顺性。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种新能源动力总成系统，包括发动机、离合器、行星轮系、电机、动力电池，发动机通过离合器与行星轮系的齿圈连接；行星轮系穿过电机轴与电机连接，电机与动力电池相连。
进一步地，系统包括制动能量回收模式、混合动力工作模式、纯发动机工作模式、纯电动工作模式、行车充电模式和电机倒拖发动机模式。
进一步地，制动能量回收模式中，离合器分离，齿圈制动器锁住齿圈，制动能量通过传动轴、行星架、行星齿轮传到太阳轮，此时电机处于发电机工况，将制动能量转变成电能储存到动力电池中，完成制动能量回收。
进一步地，混合动力工作模式中，发动机发出的机械能通过离合器传到齿圈，进而带动行星齿轮、行星架，将动力传到传动轴、驱动桥实现驱动车辆；同时动力电池将电能传递到电机，电机处于电动模式，将电能传到太阳轮，进而带动行星齿轮、行星架，将动力传到传动轴、驱动桥实现驱动车辆。
进一步地，混合动力工作模式中，行星齿轮既由齿圈带动，又由太阳轮带动，行星架速度由两者决定，通过调节发动机转速和电机转速，即可实现行星架的无级变速。
进一步地，纯发动机工作模式中，太阳轮制动器锁住太阳轮，离合器结合，发动机发出的机械能通过离合器传到齿圈，进而带动行星齿轮、行星架，将动力传到传动轴、驱动桥实现驱动车辆。
进一步地，纯电动工作模式中，齿圈制动器锁住齿圈，离合器分离，动力电池将电能传递到电机，电机处于电动模式，将电能传到太阳轮，进而带动行星齿轮、行星架，将动力传到传动轴、驱动桥实现驱动车辆。
进一步地，行车充电模式中，在行驶过程中，当动力电池电量过低时，电机处于发电模式，发动机除大部分能量用于驱动车辆外，还可将一部分能量通过齿圈、行星齿轮传递到太阳轮，进而传递给电机进行发电，将能量储存到动力电池中。
进一步地，电机倒拖发动机模式中，行星架制动器锁住行星架，离合器处于结合状态，动力电池将电能传递到电机，电机处于电动模式，将电能传到太阳轮，进而传到行星齿轮，带动齿圈，在输出轴轴承的作用下通过离合器倒拖发动机，完成电机起动发动机的动作。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型所述的新能源动力总成系统，能够实现制动能量回收，提高动力总成系统的经济性；
(2)本实用新型所述的新能源动力总成系统，发动机与电机系统通过行星轮系整合，实现在不同工况下的不同运行模式。行星轮系的使用，可实现无级变速，提高平顺性；
(3)本实用新型所述的新能源动力总成系统，仅使用单层行星轮系，且不需要变速箱，轴向尺寸较短，结构简单紧凑，便于整车布置；
(4)本实用新型所述的新能源动力总成系统，不需要换挡，且模式切换操作容易实现，使控制程序简化。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理图。
图2是制动能量回收工作模式原理图。
图3是混合动力工作模式原理图。
图4是纯发动机工作模式原理图。
图5是纯电动工作模式原理图。
图6是行车充电工作模式原理图。
图7是电机倒拖发动机模式原理图。
图中：1-驱动桥；2-传动轴；3-电机；4-电机轴；5-太阳轮制动器；6-行星轮系；7-输出轴轴承；8-离合器；9-发动机；10-齿圈；11-行星架；12-齿圈制动器；13-行星齿轮；14-太阳轮；15-动力电池；16-行星架制动器。
具体实施方式
本实用新型提出的新型新能源动力总成系统由发动机9、离合器8、行星轮系6、电机3、动力电池15、齿圈制动器12、太阳轮制动器5等组成，如图1所示。本实用新型中发动机9通过离合器8与行星轮系6的齿圈10连接；行星架11穿过电机轴4与传动轴2连接，行星架轴通过输出轴轴承7固定；电机轴4与太阳轮14连接。与提出的油电混合动力系统相比，通过行星轮系6的使用，可实现无级变速，提高了整车的行驶平顺性，同时该新能源动力总成系统结构简单紧凑，便于整车布置，控制简单，易于实现。
实施例一:
制动能量回收模式，其实现过程：离合器8分离，齿圈制动器12锁住齿圈10，制动能量通过传动轴2、行星架11、行星齿轮13传到太阳轮14，此时电机3处于发电机工况，将制动能量转变成电能储存到动力电池15中，完成制动能量回收，如图2中所示，图中虚线中箭头所在的线路为电能传递路线，其他箭头所在的线路为机械传动路线.
实施例二：
混合动力工作模式，其实现过程：发动机9发出的机械能通过离合器8传到齿圈10，进而带动行星齿轮13、行星架11，将动力传到传动轴2、驱动桥1实现驱动车辆；同时动力电池15将电能传递到电机3，电机3处于电动模式，将电能传到太阳轮14，进而带动行星齿轮13、行星架11，将动力传到传动轴2、驱动桥1实现驱动车辆。此种模式下，行星齿轮13既由齿圈10带动，又由太阳轮14带动。由行星轮系6的传递特性可知，行星架11速度由两者决定，通过调节发动机9转速和电机3转速，即可实现行星架11的无级变速。如图3中所示，图中虚线中箭头所在的线路为电能传递路线，其他箭头所在的线路为机械传动路线。
实施例三：
纯发动机工作模式，其实现过程：太阳轮制动器5锁住太阳轮14，离合器8结合，发动机9发出的机械能通过离合器8传到齿圈10，进而带动行星齿轮13、行星架11，将动力传到传动轴2、驱动桥1实现驱动车辆，如图4中所示，图中其他箭头所在的线路为机械传动路线。
实施例四：
纯电动工作模式，其实现过程：齿圈制动器12锁住齿圈10，离合器8分离，动力电池15将电能传递到电机3，电机3处于电动模式，将电能传到太阳轮14，进而带动行星齿轮13、行星架11，将动力传到传动轴2、驱动桥1实现驱动车辆，如图5中所示，图中虚线中箭头所在的线路为电能传递路线，其他箭头所在的线路为机械传动路线。
实施例五：
行车充电模式，其实现过程：在行驶过程中，当动力电池15电量过低时，电机3处于发电模式，发动机9除大部分能量用于驱动车辆外，还可将一部分能量通过齿圈10、行星齿轮13传递到太阳轮14，进而传递给电机3进行发电，将能量储存到动力电池15中，如图6中所示，图中虚线中箭头所在的线路为电能传递路线，其他箭头所在的线路为机械传动路线。
实施例六：
电机倒拖发动机模式，其实现过程：行星架制动器16锁住行星架11，离合器8处于结合状态，动力电池15将电能传递到电机3，电机3处于电动模式，将电能传到太阳轮14，进而传到行星齿轮13，带动齿圈10，在输出轴轴承7的作用下通过离合器8倒拖发动机9，完成电机3起动发动机9的动作，如图7中所示，图中虚线中箭头所在的线路为电能传递路线，其他箭头所在的线路为机械传动路线。
本实用新型通过行星轮系6整合发动机9和电机3，利用行星轮系6的工作特性，易于纯发动机、纯电动、混动以及能量回收等工作模式的切换，且具有无级变速功能，不需要变速箱，提高了整车行驶平顺性的同时，缩短了轴向距离。
当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对本实用新型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围内。
Claims (9)
1.一种新能源动力总成系统，包括发动机(9)、离合器(8)、行星轮系(6)、电机(3)、动力电池(15)，其特征在于：发动机(9)通过离合器(8)与行星轮系(6)的齿圈(10)连接；行星轮系(6)穿过电机轴(4)与电机(3)连接，电机(3)与动力电池(15)相连。
2.根据权利要求1所述的新能源动力总成系统，其特征在于：系统包括制动能量回收模式、混合动力工作模式、纯发动机工作模式、纯电动工作模式、行车充电模式和电机倒拖发动机模式。
3.根据权利要求2所述的新能源动力总成系统，其特征在于：制动能量回收模式中，离合器(8)分离，齿圈制动器(12)锁住齿圈(10)，制动能量通过传动轴(2)、行星架(11)、行星齿轮(13)传到太阳轮(14)，此时电机(3)处于发电机工况，将制动能量转变成电能储存到动力电池(15)中。
4.根据权利要求2所述的新能源动力总成系统，其特征在于：混合动力工作模式中，发动机(9)发出的机械能通过离合器(8)传到齿圈(10)，进而带动行星齿轮(13)、行星架(11)，将动力传到传动轴(2)、驱动桥(1)；同时动力电池(15)将电能传递到电机(3)，电机(3)处于电动模式，将电能传到太阳轮(14)，进而带动行星齿轮(13)、行星架(11)，将动力传到传动轴(2)、驱动桥(1)。
5.根据权利要求2所述的新能源动力总成系统，其特征在于：混合动力工作模式中，行星齿轮(13)既由齿圈(10)带动，又由太阳轮(14)带动，行星架(11)速度由两者决定，通过调节发动机(9)转速和电机(3)转速，即可实现行星架(11)的无级变速。
6.根据权利要求2所述的新能源动力总成系统，其特征在于：纯发动机工作模式中，太阳轮制动器(5)锁住太阳轮(14)，离合器(8)结合，发动机(9)发出的机械能通过离合器(8)传到齿圈(10)，进而带动行星齿轮(13)、行星架(11)，将动力传到传动轴(2)、驱动桥(1)。
7.根据权利要求2所述的新能源动力总成系统，其特征在于：纯电动工作模式中，齿圈制动器(12)锁住齿圈(10)，离合器(8)分离，动力电池(15)将电能传递到电机(3)，电机(3)处于电动模式，将电能传到太阳轮(14)，进而带动行星齿轮(13)、行星架(11)，将动力传到传动轴(2)、驱动桥(1)。
8.根据权利要求2所述的新能源动力总成系统，其特征在于：行车充电模式中，在行驶过程中，当动力电池(15)电量过低时，电机(3)处于发电模式，发动机(9)除大部分能量用于驱动车辆外，还可将一部分能量通过齿圈(10)、行星齿轮(13)传递到太阳轮，进而传递给电机(3)进行发电，将能量储存到动力电池(15)中。
9.根据权利要求2所述的新能源动力总成系统，其特征在于：电机倒拖发动机模式中，行星架制动器(16)锁住行星架(11)，离合器(8)处于结合状态，动力电池(15)将电能传递到电机(3)，电机(3)处于电动模式，将电能传到太阳轮(14)，进而传到行星齿轮(13)，带动齿圈(10)，在输出轴轴承(7)的作用下通过离合器(8)倒拖发动机(9)。
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|---|---|---|---|---|
| CN108340760A (zh) * | 2017-01-19 | 2018-07-31 | 台州双擎动力科技有限公司 | 一种纯电动车辆动力总成系统 |
| CN109291782A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-02-01 | 湖南吉利汽车部件有限公司 | 一种行星轮变速装置及混合动力汽车 |
| CN110001377A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-12 | 吉林大学 | 一种军用越野车机电液耦合分布式驱动系统 |
| CN115076308A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-09-20 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种变速器及车辆 |
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